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Die Erfindung betrifft ein tragendes Fahrzeugbauteil nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines tragenden Fahrzeugbauteils nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
EP 0 465 399 B1 beschrieben, ein Verfahren zum Herstellen von leitfähigen Verbundgegenständen mit einem Harzspritzprozess unter Verwendung einer Klebharzfolie bekannt. Die Klebharzfolie hat kompatible chemische und physikalische Eigenschaften mit einem Spritzharz sowie eine erste und eine zweite klebrige Oberfläche. Im Verfahren wird ein Faservorformling auf der ersten Hälfte eines zweiteiligen Harzspritzpresswerkzeuges platziert. Formteile der Klebharzfolie werden an den Faservorformling angeklebt. Ein nach Muster zugeschnittenes Metalldrahtnetz wird auf dem Faservorformling platziert. Das Metallnetz wird an die freiliegende klebrige Klebharzoberfläche angeklebt. Die zweite Hälfte des Harzspritzpresswerkzeuges wird mit der ersten Hälfte des Harzspritzpresswerkzeuges zusammengebaut. Ein Matrixharz und ein Vernetzungsmittel werden in das zusammengebaute Harzspritzpresswerkzeug eingespritzt. Das zusammengebaute Harzspritzpresswerkzeug wird erhitzt, um das Harz und das Klebharz zu härten.
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In der
DE 44 26 906 C2 werden ein elektrisch leitfähiger Faserverbundwerkstoff sowie ein Herstellungsverfahren beschrieben. Der Verbundwerkstoff aus Kunststoff ist mindestens teilweise aus einem faserverstärkten Duromer ausgebildet und mit einem elektrisch leitfähigen Substrat kombiniert. Das Duromer ist als polymere Matrixanordnung ausgebildet, in die die elektrisch leitfähige Substanz als Füllstoff eingebettet ist. Es ist ein Anteil des Füllstoffes von 0,1–2,0 Gew-% vorgesehen. Der Füllstoff ist feindispers mit einer Teilchengröße von etwa 30 nm eingebracht. Zur Erhöhung der Ionenkonzentration ist ein Salz enthalten. Der Füllstoff ist aus Ruß ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes tragendes Fahrzeugbauteil und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines tragenden Fahrzeugbauteils anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein tragendes Fahrzeugbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines tragenden Fahrzeugbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes tragendes Fahrzeugbauteil ist bereichsweise aus Kunststoff ausgebildet und weist zumindest einen elektrisch leitfähigen Bereich auf.
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Durch diese Ausbildung des tragenden Fahrzeugbauteils ist mittels des elektrisch leitfähigen Bereichs eine elektrische Masse insbesondere für eine Antenne eines Fahrzeugs zu realisieren. Bei einer Metallkarosserie bildet diese die elektrische Masse für die Antenne, auch als Hochfrequenzmasse bezeichnet. Bei modernen Fahrzeugen ist es jedoch üblich, die Fahrzeugkarosserie ganz oder zumindest teilweise aus Kunststoff auszubilden. Beispielsweise sind tragende Karosserieteile, d. h. tragende Fahrzeugbauteile, wie Längsträger, Querträger und Schottwände aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Weniger belastete Bereiche sind aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Flächenbauteile oder Anbauteile, so genannte hang an parts, wie Klappen oder Türen, enthalten mineralische Füllstoffe oder kostengünstige Verstärkungsfasern wie Glasfasern oder Kohlenstoffkurzfasern. Durch die Ausbildung zumindest eines elektrisch leitfähigen Bereichs an einem oder mehreren tragenden Fahrzeugbauteilen des Fahrzeugs, insbesondere der Längs- und/oder Querträger oder einer Seiten- oder Dachbeplankung des Fahrzeugs, ist die Hochfrequenzmasseanbindung für eine oder mehrere Antennen des Fahrzeugs weiterhin sichergestellt. Alternativ ist ein derartiger elektrisch leitfähiger Bereich des Fahrzeugbauteils auch als Antenne nutzbar. Dazu ist dieser Bereich entsprechend auszubilden und eine Antennenmasse am Fahrzeug im Bereich des tragenden Fahrzeugbauteils ist sicherzustellen.
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Alternativ kann das Fahrzeugbauteil auch als eine Halterung oder ein Gehäuse für ein elektronisches Gerät des Fahrzeugs, beispielsweise ein Steuergerät oder beispielsweise als tragendes Fahrzeugbauteil in Form einer Stirnwand des Fahrzeugs, ausgebildet sein.
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Dadurch ist der elektrisch leitfähige Bereich zur Abschirmung elektromagnetischer Störungen einsetzbar, so dass eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sichergestellt ist und derartige empfindliche elektronische Geräte nicht durch elektromagnetische Strahlung beeinflusst und gestört werden.
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Durch eine derartige Ausbildung des Fahrzeugbauteils sind keine zusätzlichen Bauteile zur Sicherstellung der elektrischen Masseverbindung und/oder zur Sicherstellung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) bei Fahrzeugen erforderlich, die tragenden Fahrzeugbauteile, insbesondere Karosseriebauteile, aus Kunststoff oder Faserverbundkunststoff aufweisen, so dass Gewichts und Kostenvorteile erzielbar sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugkarosserie, und
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugkarosserie.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Fahrzeugkarosserie 1 eines Fahrzeugs. Die Fahrzeugkarosserie 1 weist dabei jeweils ein tragendes Fahrzeugbauteil 2 auf, welches bereichsweise aus Kunststoff ausgebildet ist und zumindest einen elektrisch leitfähigen Bereich 3 aufweist. In den hier dargestellten Beispielen ist das tragende Fahrzeugbauteil 2 jeweils als ein Karosseriebauteil ausgebildet, es können aber beispielsweise auch andere Fahrzeugteile wie zum Beispiel Anbauteile, beispielsweise Fahrzeugtüren oder Klappen, zum Beispiel eine Motorhaube oder eine Kofferraumklappe, derart ausgebildet sein.
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Im ersten Ausführungsbeispiel ist dieses tragende Fahrzeugbauteil 2 in einem hinteren Bereich der Fahrzeugkarosserie 1 angeordnet, d. h insbesondere in einem Bereich eines Scheibenrahmens einer Heckscheibe des Fahrzeugs. In dieser hier nicht näher dargestellten Heckscheibe des Fahrzeugs ist beispielsweise eine Antenne des Fahrzeugs angeordnet.
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Derartige Fahrzeugantennen benötigen eine Hochfrequenzmasseanbindung. Diese wird bei Fahrzeugen, welche eine Metallkarosserie aufweisen, durch diese Metallkarosserie realisiert. Sind die tragenden Fahrzeugbauteile 2 in diesem Bereich hingegen aus Kunststoff ausgebildet, beispielsweise aus einem Faserverbundkunststoff, zum Beispiel aus einem kohlenstofffaserverstärkten oder glasfaserverstärkten Kunststoff, so ist eine andere Masseanbindung erforderlich. Dies wird durch das tragende Fahrzeugbauteil 2 erreicht, welches aus dem Kunststoff und einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist, so dass durch das elektrisch leitfähige Material im in 1 dargestellten Beispiel drei elektrisch leitfähig miteinander verbundene elektrisch leitfähige Bereiche 3 ausgebildet sind. Diese elektrisch leitfähigen Bereiche 3 können dann als elektrische Masse für die Antenne des Fahrzeugs und/oder beispielsweise auch für Steuergeräte des Fahrzeugs dienen. Alternativ ist ein derartiger elektrisch leitfähiger Bereich 3 des tragenden Fahrzeugbauteils 2 auch selbst als Antenne nutzbar. Dazu ist dieser Bereich entsprechend auszubilden und eine Antennenmasse am Fahrzeug im Bereich des tragenden Fahrzeugbauteils 2 ist sicherzustellen.
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Im in 2 dargestellten Beispiel ist das tragende Fahrzeugbauteil 2 als eine Stirnwand der Fahrzeugkarosserie 1 ausgebildet. Durch den hier ausgebildeten elektrisch leitfähigen Bereich 3 des tragenden Fahrzeugbauteils, welcher sich in diesem Beispiel flächig über das gesamte tragende Fahrzeugbauteil 2 erstreckt, d. h. über die gesamte Stirnwand, ist eine Abschirmung elektronischer Geräte des Fahrzeugs, beispielsweise von Steuergeräten, gegen störende elektromagnetische Strahlungen erreicht, so dass eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sichergestellt ist. In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können zu diesem Zweck auch Halterungen oder Gehäuse von elektronischen Geräten des Fahrzeugs, beispielsweise von Steuergeräten, derart ausgebildet sein.
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Der zumindest eine elektrisch leitfähige Bereich 3 kann an einer Oberfläche des tragenden Fahrzeugbauteils 2 ausgebildet sein oder im tragenden Fahrzeugbauteil 2, so dass er von dem Kunststoff teilweise oder vollständig ummantelt ist. Bei einer vollständigen Ummantelung ist jedoch eine Masseanbindung nach außen zu realisieren, d. h. eine Verbindung des als elektrische Masse dienenden elektrisch leitfähigen Bereichs 3 zu den entsprechenden Fahrzeugkomponenten, welche diese Masseanbindung erfordern, beispielsweise zur Antenne des Fahrzeugs. Diese Masseanbindung kann galvanisch oder kapazitiv erfolgen.
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In einem Verfahren zur Herstellung derartiger tragender Fahrzeugbauteile 2 werden beispielsweise vorgegebene elektrisch leitfähige Strukturen, wie zum Beispiel Geflechte, Folien oder Bahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material in ein Verbundkunststoffteil oder ein Kunststoffteil eingelegt. Dabei ist für die Hochfrequenzmasse der so genannte Skineffekt nutzbar. Das elektrisch leitfähige Material kann Metall sein, beispielsweise Kupfer oder Stahl, oder es kann sich beispielsweise um Kohlenstofffasern handeln, welche dann allerdings derart miteinander zu verbinden sind, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit sichergestellt ist. Dies kann beispielsweise durch textile Bearbeitungsverfahren wie Nähen, Stricken oder Weben erfolgen, um ein elektrisch leitfähiges Gewebe auszubilden, welches mit dem Kunststoff zu verbinden ist. Auch eine Kombination mehrerer derartiger Materialien ist möglich. Das Faserverbundbauteil oder das Kunststoffteil kann beispielsweise aus einer Mehrzahl von Schichten ausgebildet werden, wobei eine Schicht oder zumindest ein Bereich einer Schicht oder mehrere der Schichten durch Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials elektrisch leitfähig ausgebildet werden.
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Des Weiteren kann das tragende Fahrzeugbauteil 2 beispielsweise auch mittels eines elektrisch leitfähigen Kunststoffs ausgebildet werden, wobei dem Kunststoff, beispielsweise einem Kunstharz, elektrisch leitfähige Partikel beigemischt werden, beispielsweise Kohlenstoffpartikel oder Eisenpartikel. Dabei können ein oder mehrere Bereiche des tragenden Fahrzeugbauteils 2 mittels des elektrisch leitfähigen Kunststoffs als elektrisch leitfähiger Bereich 3 ausgebildet werden und andere Bereiche des tragenden Fahrzeugbauteils 2 werden mittels eines elektrisch isolierenden Kunststoffs ausgebildet. Derartige elektrisch leitfähige Kunststoffe können auch als Matrix für das aus einem Faserverbundkunststoff ausgebildete tragende Fahrzeugbauteil 2 verwendet werden, um auf diese Weise den elektrisch leitfähigen Bereich 3 zu realisieren, alternativ zu einem oder in Kombination mit einem eingelegten elektrisch leitfähigen Material, d. h. das Kunstharz, welches als Matrix dient, wird zumindest in vorgegebenen Bereichen des tragenden Fahrzeugbauteils 2, beispielsweise in einer von mehreren Schichten des tragenden Fahrzeugbauteils 2, mit elektrisch leitfähigen Partikeln versetzt.
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Durch einen vorgegebenen Schichtaufbau des tragenden Fahrzeugbauteils 2 aus einer oder mehreren elektrisch leitenden und einer oder mehreren elektrisch nicht leitenden Schichten, welche durch das Einlegen des elektrisch leitfähigen Materials oder durch den Kunststoff mit elektrisch leitfähigen Partikeln realisierbar sind, können vorgegebene elektrische Leit- und Isoliereigenschaften des tragenden Fahrzeugbauteils 2 erzeugt und genutzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0465399 B1 [0002]
- DE 4426906 C [0003]
